programme de biologie humaine de terminale STL-BGB

A- OBJECTIFS

B- PROGRAMME ET COMPETENCES ATTENDUES

Introduction les grandes fonctions de l'organisme

1. Le milieu de vie des cellules: 1.1 Le milieu intérieur et sa compartimentation 1.2 Le sang

1.3 La lymphe origine, composition et rôle

2 La communication intercellulaire 2.1 Le message nerveux 2.2 Le message hormonal

3.Maintien de l'intégrité de l'organisme

3.1 Mécanismes de l'homéostasie: 3.2 Mécanismes de l'immunité: 3.2.2 Cellules, tissus et organes de l'immunité

3.2.3 Antigènes 3.2.4.1 Interactions cellulaires 3.2.4.2 Réponse à médiation humorale

3.2.4.3 Réponse à médiation cellulaire 3.2.4.5 Applications

4 Transmission de la vie et génétique 4.1 Organisation des appareils génitaux: 4.2 Les gamètes et la gamétogénèse:

4.3 Déterminisme neuro-hormonal de la physiologie sexuelle 4.4 La maîtrise de la reproduction:

4.5 Fécondation 4.6 Eléments de génétique

C- METHODOLOGIE

 

Cours de Biologie Humaine classe de terminale:

 

A- OBJECTIFS:

L'enseignement de la biologie humaine présente une double finalité:

- sur le plan de la formation scientifique, il contribue au développement de l'esprit d'observation et d'analyse ainsi qu'à l'acquisition de la rigueur scientifique et de la réflexion critique.

- sur le plan des connaissances, il participe à la formation technologique de la même façon que la biochimie et la microbiologie. Au-delà de cette formation technologique, Il contribue en outre à donner aux élèves une culture suffisante pour la poursuite d'études et pour une meilleure appréhension des problèmes de la biologie contemporaine.

Sans jamais viser à l'exhaustivité, le programme proposé s'efforce de concilier l'approche moléculaire des phénomènes physiologiques et une vision intégratrice du fonctionnement de l'organisme à travers l'étude de quelques grandes fonctions et de leur régulation.

 

 

Programme

Compétences attendues

Introduction les grandes fonctions de l'organisme

1. Le milieu de vie des cellules: le milieu intérieur

1.1 Le milieu intérieur et sa compartimentation

 

Présenter de façon schématique les différentes fonctions de l'organisme en les reliant aux connaissances acquises sur l'organisation générale de ces appareils (cf programme de première)

 Définir le milieu intérieur et situer sa répartition par rapport aux compartiments liquidiens

 

1.2 Le sang

- les cellules du sang:

 

 - le plasma composition chimique principaux rôles

- la circulation sanguine

 - le transport des gaz respiratoires

  - l'hémostase

 

 

Classer et donner l'importance quantitative des différents types de cellules sanguines circulantes normales.

Présenter l'hématie:

- structure et ultrastructure cellulaire,

- composition biochimique.

Décrire schématiquement la molécule d'hémoglobine, son comportement allostérique et ses rôles (dans le transport du dioxygène et dans la régulation du pH}.Présenter les caractéristiques cellulaires (structure et ultrastructure) des différents types de leucocytes. En liaison avec le cours sur les mécanismes de l'immunité, présenter leurs rôles.

Citer les principales substances susceptibles d'être présentes dans le plasma et quantifiées en biologie clinique.

Situer sur un schéma anatomique du coeur, les cavités, valvules et vaisseaux sanguins.

 Décrire l'organisation générale de l'appareil circulatoire

Présenter les mécanismes d'échanges des gaz aux niveaux tissulaire et pulmonaire Présenter les formes de transport du dioxygène et du dioxyde de carbone.

Présenter les grandes étapes de l'hémostase. Sur un schéma proposé, identifier:

- les temps tissulaires et plasmatiques,

- les étapes où interviennent les anticoagulants lors d'un traitement.

- les facteurs principaux dont la carence engendre l'hémophilie A.

  

1.3 La lymphe origine, composition et rôle

 

Indiquer sommairement la composition de la lymphe et l'origine de ses constituants, Présenter la circulation lymphatique et préciser son rôle.

 

2 La communication intercellulaire

 

 

 

2.1 Le message nerveux

2.1.1 Les structures

- organisation générale du système nerveux cérébro-spinal et du système nerveux autonome

 - tissu nerveux: structure et ultrastructure du nerf et du neurone

 

2.1.2 Les mécanismes - génèse et conduction du message

 

- transmission du message: synapses et neuro-transmetteurs

 

Présenter de façon schématique, les différents types de transmission chimique à distance entre cellules : transmission endocrines(hormones), transmission paracrine ( médiateurs chimiques locaux), transmission synaptique (neurotransmetteurs). Donner des exemples de médiateurs chimiques locaux: facteurs de croissance,cytokines

 

Situer sur un schéma fourni les principales parties du système nerveux cérébro-spinal : encéphale ( hémisphères cérébraux, cervelet, bulbe rachidien), moelle épinière, ainsi que les enveloppes membraneuses ( méninges).Repérer nerfs crâniens et nerfs rachidiens. Expliciter les notions de centre, de voie sensitive et de voie effectrice. Indiquer la structure générale des 2 systèmes : sympatique et parasympatique

 Situer sur des coupes transversales de l'encéphale et de la moelle épinière, substance blanche et substance grise.

Identifier, à partir de coupes réalisées au niveau de la moelle épinière et des nerfs : corps cellulaire, axone, gaine de myéline, gaine da Schwann, dendrites, Faire un schéma détaillé et légendé du neurone.

Citer des exemples de stimuli de l'axone (naturels, artificiels), Indiquer et justifier les montages permettant l'observation du potentiel de repos et du potentiel d'action.

Justifier l'existence du potentiel de repos, Interpréter les différentes phases des tracés des Potentiels d'action monophasiques et diphasiques. Expliquer les caractéristiques de l'excitabilité d'un neurone et d'un nerf (seuil, loi du tout ou rien, sommation ) Décrire le mécanisme de propagation de l'influx nerveux le long de l'axone (axone myélinisé, axone non myélinisé). Calculer une vitesse de conduction de l'influx nerveux dans différents types de fibres

Annoter un schéma d'une terminaison synaptique(plaque motrice).

Citer les principaux neurotransmetteurs , (acétylcholine, noradrénaline). Récapituler, sous forme de tableau, les neurotransmetteurs et la nature des synapses correspondantes.

Préciser le fonctionnement da la synapse: expliciter la chronologie des phénomènes de la transmission synaptique dans le cas d'une jonction neuromusculaire.

  

2.2 Le message hormonal

2.2.1 Les structures: les glandes endocrines

 

  2.2.2 Les modes d'action des hormones

 

2.2.3 Intégration du message hormonal: rôle du complexe hypothalamo-hypophysaire

 

 

Situer, sur un schéma d'ensemble de l'organisme, les principales glandes endocrines Définir une glande endocrine. A partir de l'exemple du pancréas endocrine: - donner les principales caractéristiques structurales et fonctionnelles d'une glande endocrine , - déduire des méthodes d'études ( signes cliniques, ablation, greffe, injection d'extraits ) la notion d'hormone

Définir une hormone. Récapituler, sur un tableau général, les glandes endocrines, les hormones sécrétées et les principales actions physiologiques.

Classer les principales hormones en fonction de leur structure chimique. Indiquer les deux types fonctionnels d'hormone :

- hormone à récepteur membranaire,

- hormone pénétrant dans le Cytoplasme.

Commenter sur un schéma fourni les particularités structurales et vasculaires du complexe hypothalamo-hypophysaire.

A partir de l'exemple de la régulation de la sécrétion des hormones sexuelles, établir la notion de boucle de régulation

 

3.Maintien de l'intégrité de l'organisme

3.1 Mécanismes de l'homéostasie:

- la régulation de la glycémie

 

Justifier, à partir d'expériences (ablation, expérience du " foie lavé "), le rôle du foie dans le stockage et la libération du glucose. Indiquer les phénomènes à l'origine de la glycosurie: filtration et réabsorption au niveau du néphron.

A partir de la description d'observations et d'expérimentations, mettre en évidence l'intervention du système hypoglycémiant :

- signes cliniques du diabète sucré, - ablation du pancréas

- greffe du pancréas, - injection d'extraits

- Présenter l'origine, la nature chimique et les cellules cibles de l'insuline

Expliciter l'intervention des hormones hyperglycémiantes: glandes sécrétrices, nature chimique des hormones, cellules cibles . Evoquer la régulation nerveuse en cas de stress. Récapituler, sous forme schématique, l'intervention des deux systèmes antagonistes en réponses aux informations reçues (boucles de régulation)

 

3.2 Mécanismes de l'immunité:

3.2.1 Présentation générale :

- le soi et le non-soi

- immunité non spécifique et immunité spécifique

- schéma général de la réaction immunitaire spécifique

- conséquences favorables ou défavorables de la réaction immunitaire spécifique

 

Définir l'immunité en temps que processus homéostatique ( maintien du soi moléculaire). Présenter simplement l'identité biologique

Indiquer les différences entre immunité non spécifique (naturelle) et immunité spécifique

Donner un schéma introductif de la réaction immunitaire spécifique avec les concepts de reconnaissance, de récepteurs cellulaires, de répertoire, de sélection clonale, de molécules ou cellules effectrices

Signaler l'existence de réactions défavorables ( réactions d'hypersensibilité)

  

3.2.2 Cellules , tissus et organes de l'immunité:

- Organes lymphoïdes : thymus, moelle osseuse , rate, ganglions lymphatiques, formations associées aux muqueuses ;

- Immunocytes :

* phagocytes mononuclées: monocytes, macrophages

*cellules immunocompétentes : lymphocytes T et lymphocytes B

 

- Situer anatomiquement les différents organes lymphoïdes

- Classer ces organes lymphoïdes en organes lymphoïdes primaires et organes lymphoïdes secondaires

Localiser sur un schéma fourni d'un organe lymphoïde secondaire les zones thymo-dépendantes et les zones thymo-indépendantes

- Présenter les caractéristiques des cellules phagocytaires

Donner le rôle des organes lymphoïdes primaires dans l'acquisition de l'immmunocompétence des lymphocytes T et lymphocytes B ( acquisition d'un récepteur spécifique)

Indiquer la localisation de ces cellules compétentes dans les organes lymphoïdes secondaires

 

3.2.3 Antigènes

 

Définir antigènes, immunogènicité, réactivité antigénique,haptène,épitope ou déterminant antigénique, auto-antigène , iso-antigène, allo-antigène et xéno-antigène

Préciser les différentes conditions de l'immunogénicité : caractéristiques moléculaires,caractère étranger, conditions d'administration ( voie d'introduction, dose, adjuvants).

 

3.2.4 Mécanismes de la réaction immunitaire spécifique

3.2.4.1 Interactions cellulaires :

- Interaction entre cellules présentant l'antigène ( CPA),lymphocytes T, lymphocytes B

 - Molécules membranaires de reconnaissance spécifique de l'antigène

- Intervention des cytokines

- Mémoire immunitaire

 

Indiquer le rôle des CPA dans le traitement de l'antigène et la présentation des épitopes ( évoquer le rôle du Complexe Majeur d'Histocompatibilité)

Décrire schématiquement la séquence des événements allant de la présentation de l'antigène par la CPA à la prolifération des lymphocytes T auxiliaires

Décrire schématiquement la séquence des événements aboutissant à l'activation des lymphocytes B par les lymphocytes T auxiliaires en cas de stimulation. Indiquer la prolifération et différentiation du lymphocyte B en plasmocyte sécréteur d'anticorps

Mentionner l'existence d'antigènes thymo-indépendants pouvant activer les cellules B sans la médiation des cellules T. Indiquer la prolifération et la différentiation des lymphocytes T en cellules effectrices, en particulier cytotoxiques

Souligner la notion de signal et la nécéssité de la pluralité des signaux conduisant à la prolifération et à la différentiation cellulaires ( limiter l'étude des cytokines à ce contexte)

Mentionner l'existence des lymphocytes mémoires

 

3.2.4.2 Réponse à médiation humorale : les anticorps

- Structure des immunoglobulines

 - Dualité fonctionnelle des immunoglobulines: réaction antigène-anticorps, mécanismes effecteurs

*Rôle du paratope : reconnaissance et liaison de l'épitope

*Rôle effecteur du Fc *activation du complément

*fixation à des récepteurs de membrane ( cellules phagocytaires, mastocytes)

 - rôle des anticorps dans l'immunité anti-infectieuse

- réponse humorale primaire et réponse humorale secondaire

 

Donner la composition moléculaire schématique des immunoglobulines en prenant l'exemple d'une IgG humaine. Dégager les caractéristiques communes à toutes les immunoglobulines : chaînes H et chaînes L, régions vatiables, régions constantes, domaines. Situer sur la structure de base d'une IgG, les Fab et le Fc et localiser les paratopes. Indiquer l'existence des autres classes d'Ig et souligner les différences structurales.

Dégager la notion d'isotypie ( spécificité d'espèce) nécessaire à l'étude des techniques d'immuno-fluorescence et d'immuno-enzymologie.

 Décrire la formation de l'immuncomplexe élémentaire en soulignant le rôle des liaisons faibles et les notions de spécificité, de réversibilité et d'affinité. Indiquer la formation éventuelle d'un réseau et l'existence du phénomène de zone.

Définir le complément

Donner une représentation simple de l'activation du complément par un immuncomplexe

Indiquer les immunoglobulines capables d'activer le complément ( IgM et IgG)

Préciser les effets de l'activation: cytolyse, chimiotactisme, opsonisation

Préciser le rôle opsonisant direct des IgG

Préciser le comportement des IgG vis à vis de la barrière placentaire

Présenter le rôle des anticorps dans l'immunité anti-infectieuse

 Décrire graphiquement et commenter l'évolution de la réponse humorale dans le cas de deux administrations successives d' antigène thymo-indépendant ( taux d'IgM et d'IgG).Préciser l' origine de ces phénomènes : existence de lymphocytes mémoires B et T

 

 

3.2.4.3 Réponse à médiation cellulaire : les lymphocytes T effecteurs

 - Lymphocytes T cytotoxiques

- Lymphocytes T sécréteurs

Décrire le mécanisme de la cytotoxicité

Signaler le rôle de la libération de cytokines dans l'activation des macrophages et des polynucléaires.

Présenter le rôle des lymphocytes T effecteurs dans l'immunité anti-infectieuse

 

3.2.5 Applications

 3.2.5.1 Vaccinations:

3.2.5.2 Greffe et transplantation d'organes:

3.2.5.3 Anticorps monoclonaux:

 

cf cours de microbiologie

Définir les différents types de greffes: autologue, syngénique, allogénique, xénogénique d'organes. Préciser les conditions de réussite d'une greffe: histocompatibilité, traitement immunosupresseur

Comparer les caractéristiques des anticorps monoclonaux et des anticorps "polyclonaux "

Donner des exemples d'application des anticorps monoclonaux

  

4 Transmission de la vie et génétique

4.1 Organisation des appareils génitaux:

 

A l'aide de schémas anatomiques ,décrire les appareils génitaux masculin et féminin . Situer les voies génitales par rapport aux voies urinaires. Sur des schémas proposés de coupes histologiques de gonades, identifier les cellules sexuelles et les structures endocrines élaborant les hormones sexuelles. Identifier dans l'ovaire les différents types de follicule. Décrire la structure histologique de la muqueuse utérine à différentes étapes du cycle menstruel

 

4.2 Les gamètes et la gamétogénèse:

 

Préciser la structure et l'ultrastructure des gamètes mâles et femelles

Décrire la méïose et dégager sa finalité et ses conséquences : réduction chromatique, ségrégation aléatoire des chromosomes, recombinaison génétique par " crossing over ". Comparer mitose et méïose.

Décrire les différentes phases de la spermatogénèse en précisant à chacune de ces phases, le type de division cellulaire en cause ( mitose ou méïose)

Décrire les différentes phases de l'ovogénèse en les situant dans le cadre de la folliculogénèse et en précisant à chacune de ces phases , le type de division cellulaire en cause ( mitose ou méïose) ainsi que le stade méïotique atteint au moment de l'ovulation.

 

4.3 Déterminisme neuro-hormonal de la physiologie sexuelle

- Les hormones sexuelles mâles et femelles:

- Les cycles sexuels chez la femme:

- Le contrôle des fonctions testiculaires et ovariennes par le complexe hypothalamo-hypophysaire

 

Inventorier les différentes hormones sexuelles produites par les gonades, l'antéhypophyse et l'hypothalamus.

Définir cycle menstruel, cycle ovarien, cycle utérin, cycle vaginal: les situer les uns par rapport aux autres

 Montrer l'interdépendance hormonale des différents cycles en précisant les hormones impliquées, leur origine, les organes effecteurs ainsi que la nature et l'enchaînement des rétro-contrôles positifs et négatifs

 

4.4 La maîtrise de la reproduction:

Contraception et procréation médicalement assistée

 

Indiquer les diverses méthodes contraceptives

Présenter deux méthodes de procréation médicalement assistée:

l'insémination artificielle et la fécondation in vitro

 

4.5 Fécondation

 

Présenter les différentes étapes de la fécondation.Décrire sous forme de schémas le cheminement des gamètes dans les voies sexuelles féminines puis le trajet de l'ovule fécondé depuis les trompes de Fallope jusqu'à sa nidation dans l'utérus

 

4.6 Eléments de génétique

4.6.1 Les bases structurales de l'hérédité: - lois de Mendel et nature particulaire de l'hérédité: - nature chromosomique de l'hérédité - nature moléculaire de l'hérédité

 4.6.2 Hérédité autosomique:

  4.6.3 hérédité liée au sexe:

 

Donner une définition simple du gène ( cf cours de biochimie:classe de première ) 

A partir de l'exemple de l'hérédité des groupes sanguins ABO et Rhésus et de l'étude d'une maladie génétique autosomale, la phénylcétonurie, Illustrer la notion d' hérédité autosomique dominante et récessive.

Citer un autre exemple d'hérédité autosomique récessive : la mucoviscidose

A partir de l'exemple de l'hémophilie, illustrer la notion d'hérédité liée au sexe. Citer un autre exemple d'hérédité liée au sexe : le daltonisme ou la myopathie de Duchenne

 

C- METHODOLOGlE

 

Cet enseignement est en interaction forte avec les programmes de biochimie et microbiologie. Tous les thèmes étudiés font référence à ces interactions. Mais c'est sans doute en immunologie et en génétique que l'interpénétration des disciplines est la plus importante. Cette imbrication des disciplines implique donc des pratiques interdisciplinaires qui ne doivent à aucun moment hiérarchiser les disciplines ou rompre leur cohérence interne et la logique de leur progression.

L'enseignement de biologie humaine doit permettre l'entraînement des élèves à l'analyse des documents scientifiques , à la structuration de leurs observations, tant par le schéma que par l'expression écrite et orale, à la lecture et à la construction de tableaux, de diagrammes et de graphes.

La rigueur scientifique exige souvent une information assez détaillée, voire parfois contradictoire. La simplification qui s'impose à ce niveau doit s'efforcer de tenir compte de l'évolution des connaissances et ne doit pas exclure la présentation critique qui fait partie des objectifs de formation.

Les mêmes remarques qu'en biochimie s'imposent quant à la nécessaire sensibilisation des élèves à la documentation scientifique. L'anatomie et l'histologie seront abordées dans la perspective de la physiologie dont elles constituent un support.

Les compétences attendues sont des indicateurs d'évaluation qui précisent ce que l'on est en droit d'exiger des élèves. Il est évident que dans son enseignement, le professeur pourra aller au-delà de ces exigences.

Pour mieux cerner encore les limites des programmes, Il parait utile de suggérer la répartition suivante du contingent horaire annuel:

Introduction: les grandes fonctions de l'organisme : 5h

l-Le milieu de vie des cellules : 16h

2-La communication intercellulaire : 28h

3-Maintien de l'intégrité de l'organisme : 36h (dont 30h pour les

mécanismes de l'immunité)

5-Transmission de la vie et génétique : 20 h

 

Ministère de l'éducation nationale, Ministère de la recherche